JPWO2011155396A1 - 積層体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の方法で製造される積層体は、合わせガラス、前面パネルを光学接合した画像表示装置、より具体的には、前面パネルを光学接合した液晶表示装置(LCD)、有機ELや無機ELといったEL(エレクトロルミネッセンス)表示装置、プラズマ表示装置、電子インク型画像表示装置といったフラットパネルディスプレイ(FPD)、保護板を光学接合した薄層太陽電池デバイス、タッチパネルの保護板等の用途に好適である。
また、液晶パネルの破損防止および光反射の防止の観点から、透明な保護板と液晶パネルの偏光板との間に透明な中間膜を封入した前面パネルを前面に設けた液晶表示装置が知られている(特許文献3参照)。
また、受光面となる透明な表面材と裏面材との間に樹脂等の封止材にて封止された太陽電池デバイスを有する太陽電池モジュールが知られている(特許文献4参照)。
このように、一対の基板と、該一対の基板間に存在する硬化性樹脂組成物の硬化物の層とを有する積層体には、様々な技術分野で需要が存在する。
この方法では、一方の基板上の周辺部に硬化性樹脂組成物を封じ込めるためのシール部を形成した後、基板上のシール部で囲まれた領域に硬化性樹脂組成物を供給する。次に、減圧雰囲気下にて一方の基板上に他方の基板を重ね合わせることにより、一対の基板間に硬化性樹脂組成物を挟持して密封する。
次いで、硬化性樹脂組成物が挟持され、密封された一対の基板を前述した減圧雰囲気よりも高い圧力雰囲気下(例えば、大気圧下)に置く。雰囲気圧力の上昇により、一対の透明基板同士が密着する方向に押圧されると同時に、密閉された空間に残留する気泡の体積がその雰囲気の差圧に応じて縮減することから、一対の基板とシール部で密閉された密閉空間における減圧の空間に硬化性樹脂組成物が流動していき、密閉空間全体が硬化性樹脂組成物によって均一に充填される。この後、硬化性樹脂組成物を硬化させることにより積層体を得る。
フラットパネルディスプレイ(FPD)の前面パネル板、薄層太陽電池デバイス、タッチパネルの保護板といった用途では、より大型の積層体を製造することが求められており、積層体の製造に使用する透明基板についても、軽量化の観点から、より厚さが小さいガラス基板の使用が求められているが、厚さが小さいガラス基板を用いて大型の積層体を製造する際に、ガラス基板間に挟持される硬化性樹脂組成物の厚さが不均一になると、ガラス基板に歪みが生じることによって、積層体が変形するので問題である。
また、フラットパネルディスプレイ(FPD)の前面パネル板として用いられる積層体の場合、透明基板間に挟持される硬化性樹脂組成物の厚さが不均一だと、該硬化性樹脂組成物を硬化させた樹脂層でも厚さの不均一が残り、光学ひずみ等の問題が生じるおそれがある。
シール部の高さについては、透明基板間に挟持された樹脂層の厚みに応じた所定の高さを有することが必要となるので、シール部はその高さに対して幅が狭い形状とすること、すなわち、シール部の断面形状における高さ/幅の比を大きくすることが求められている。
(1)泡欠点のない積層体
(2)樹脂層の厚さが均一である積層体
(3)シール部の幅が狭く、かつ、該シール部の断面形状における高さ/幅の比が大きい積層体
(4)シール部の形成に用いる硬化性樹脂組成物がシール部から内側にはみ出すことを抑制された積層体
前記シール部が、前記一方の基板上の周辺部に第2の硬化性樹脂組成物を塗布することによって形成され、
前記第1の硬化性樹脂組成物の供給時から前記積層前駆体を前記第2の圧力雰囲気下に置くまでの段階における前記第2の硬化性樹脂組成物の粘度が800〜5000Pa・sであり、
前記積層前駆体を前記第2の圧力雰囲気下に置いた後の、前記シール部の幅が0.8〜3mmであり、かつ、前記シール部の断面形状における高さ/幅の比が0.05〜1であり、
前記減圧雰囲気下にて、一対の基板間に第1の硬化性樹脂組成物を挟持し、密封した時点における前記シール部の高さ(H)と、前記積層前駆体を前記第2の圧力雰囲気下に置いた後の前記シール部の高さ(h)と、の比(H/h)が1.05〜2.5である積層体の製造方法を提供する。
本発明の積層体の製造方法において、前記第2の硬化性樹脂組成物の塗布時におけるシール部の角部内縁側の位置が、前記積層前駆体でのシール部の角部の内縁側の位置よりも基板の外縁側にくるように、前記一方の基板上の周辺部に第2の硬化性樹脂組成物を塗布することがより好ましい。
本発明の積層体の製造方法では、硬化性樹脂組成物を硬化する時点で該硬化性樹脂組成物中に、該積層体の用途に応じた基準値以上の大きさの気泡が存在しない状態とすることができるため、泡欠点が存在しない高品質の積層体を製造することができる。
本発明の積層体の製造方法では、透明基板間に挟持される硬化性樹脂組成物の厚さを均一にすることができるため、製造された積層体をFPDの前面パネル板として用いる場合に、光学ひずみ等の問題が生じることがない。
また、透明基板間に挟持される硬化性樹脂組成物の厚さを均一にすることができるため、透明基板として厚さ0.1〜3mmの薄板ガラスを使用した場合であっても、積層体が変形することがない。
本発明の積層体の製造方法では、後述するように、硬化性樹脂組成物として、光硬化性樹脂組成物を使用することが好ましいことから、一対の基板のうち、少なくとも1つが透明基板である。この場合、一対の基板のうち、一方のみが透明基板で他方が不透明な基板であってもよく、両方の基板が透明基板であってもよい。ここで、一方が透明基板で他方が不透明な基板とする場合、透明基板の周辺部にシール部を形成してもよく、不透明な基板の周辺部にシール部を形成してもよい。
なお、透明基板の周辺部には黒枠などの印刷部が設けられていてもよい。
透明基板は、透明、すなわち、可視光透過性を有する基板である限り特に限定されない。透明基板の具体例としては、ガラス基板および透明樹脂基板が例示される。これらの中でも、ガラス基板が、透明性、耐光性、低複屈折性、高い平面精度、耐表面傷付性、高い機械的強度を有する点から好ましい。
ガラス基板の材料としては、ソーダライムガラスの他、より鉄分が低く青みの小さい高透過ガラス(白板)、ホウケイ酸ガラス等が挙げられる。
透明樹脂基板の材料としては、透明性の高い樹脂材料(ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等)が挙げられる。
また、透明基板が複数枚張り合わせてあるものや、光学フィルムなどが貼合されている透明基板を一体の透明基板として用いることもできる。
また、透明基板を構成要素の一部として含む構造体も透明基板として用いることができる。このような透明基板を構成要素の一部として含む構造体の具体例としては、液晶表示装置(LCD)、有機ELや無機ELといったEL(エレクトロルミネッセンス)表示装置、プラズマ表示装置、電子インク型画像表示装置といったフラットパネルディスプレイ(FPD)、薄層太陽電池デバイス、タッチパネル等が挙げられる。
一方、不透明な基板の場合、機械的強度、薄型軽量化の点から通常厚さ0.4〜4mmである。
なお、一対の基板の厚さは互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
表面処理の方法としては、基板の表面をシランカップリング剤で処理する方法等が挙げられる。
シール部は、該シール部に囲まれた領域に供給され、その後、減圧雰囲気下にて一対の基板間に挟持され密封される第1の硬化性樹脂組成物を封じ込める目的で設けられることから、本発明の積層体の製造過程において該シール部で囲まれた領域に供給された第1の硬化性樹脂組成物が漏れ出さない程度以上の界面接着力を有する。
また、後述する手順で真空積層を実施した際に、シール部が粘性を有することで、その高さがある程度減少することによって、第1の硬化性樹脂組成物の漏れ出しを防止する一方で、一対の基板間に挟持された第1の硬化性樹脂組成物の層の厚さが不均一になることを防止するために、該シールは高粘度であることが求められる。
本発明の方法で製造される積層体は、後述する手順で減圧雰囲気を解除した後のシール部の幅が0.8〜3mmであり、該シール部の断面形状における高さ/幅の比が0.05〜1であるが、第2の硬化性樹脂組成物の塗布時には以下の点に留意する必要がある。
(1)塗布後の第2の硬化性樹脂組成物は、その高さが低くなり、線幅が広くなるように、その形状が経時的に変化するので、後述する手順で真空積層を実施する際に、シール部が所定の幅および高さになるように、塗布時の第2の硬化性樹脂組成物の線幅および高さを設定する点に留意する。
(2)本発明の積層体の製造方法では、後述する手順で減圧雰囲気を解除した際に、シール部の高さがわずかに減少するように、真空積層実施時におけるシール部の高さ(H)と、減圧雰囲気を解除した後のシール部の高さ(h)と、の比(H/h)を設定する。これにより、減圧雰囲気を解除した後のシール部は、真空積層実施時におけるシール部に比べて、その高さが低くなり、幅が広くなる。このため、後述する手順で減圧雰囲気を解除した後で、シール部が所定の幅および高さになるように、真空積層実施時におけるシール部の幅および高さを設定する点に留意する。
上述したように、本発明の方法で製造される積層体は、後述する手順で減圧雰囲気を解除した後のシール部の幅が0.8〜3mmである。ディスペンサ等を用いて第2の硬化性樹脂組成物を塗布した場合、上述したように、その高さが低くなり、線幅が広くなるように、その形状が経時的に変化する。そのため、減圧雰囲気解除後のシール部の幅を0.8〜3mmとするためには、塗布時の第2の硬化性樹脂組成物の線幅を上記のシール部の幅よりも狭くし、かつ、第2の硬化性樹脂組成物の塗布に要する時間をできるだけ短くする。
また、ディスペンサ等を用いて高粘度の硬化性樹脂組成物を塗布する際、ディスペンサノズルの先端から吐出が開始されるまでに遅れが生じるため、塗布時の硬化性樹脂組成物の線幅を制御することが困難である。
但し、塗布時の硬化性樹脂組成物の粘度が低すぎると、塗布後の硬化性樹脂組成物の経時的な形状変化が顕著となるため、真空積層実施時においてシール部を所定の幅および高さにすることが困難となる場合がある。
塗布時の第2の硬化性樹脂組成物の粘度が上記範囲であれば、硬化性樹脂組成物の塗布性に優れており、かつ、塗布後の硬化性樹脂組成物の経時的な形状変化が顕著となることがない。
本発明の積層体の製造方法において、塗布時の第2の硬化性樹脂組成物の粘度は30〜600Pa・sであることがより好ましい。
但し、使用する塗布手段、塗布条件等の選択により、上述した高粘度の硬化性樹脂組成物の塗布時の問題を解消できる場合、上述した塗布後の粘度範囲のままで第2の硬化性樹脂組成物を塗布してもよい。
なお、第2の硬化性樹脂組成物としては、後述する光硬化性樹脂組成物であって、常温における粘度が、上述した塗布後の粘度範囲(800〜5000Pa・s)を満たすものを用いることが好ましい。
シール部の形成に使用する第2の硬化性樹脂組成物は、上述したように、塗布後の第2の硬化性樹脂組成物は粘度が高いため、シール部で囲まれた領域に供給される第1の硬化性樹脂組成物に比べて、塗布後における経時的な形状変化がきわめて少ない。したがって、形成されたシール部に部分的な欠損や、シール部の幅が部分的に細くなる細化が生じた場合、これらの欠点を経時的な形状変化で解消することは困難である。
なお、後述する第2の硬化性樹脂組成物の塗布形態の好適例では、シール部の角部付近における塗布幅(すなわち、角部付近におけるシール部の幅)を、シール部の他の塗布幅に比べて細くしているが、シール部の形成に用いる硬化性樹脂組成物がシール部から内側にはみ出すことを抑制する目的でシール部の角部付近における塗布幅を細くする操作は、ここで言うシール部の部分的な細化には含まれない。
また、シール部で囲まれた領域に供給された第1の硬化性樹脂組成物が該シール部よりも外側にはみ出すことによって、製造される積層体の意匠性が損なわれるおそれがある。
また、形成されたシール部に部分的な欠損や細化が生じた場合、後述する手順で減圧雰囲気の解除を実施した際に、一対の基板とシール部とで密閉された空間内に気体が侵入することによって、密閉空間内に存在する第1の硬化性樹脂組成物に大きな気泡が生じるおそれがある。
また、シール部を形成する際、塗布の始終点部分で硬化性樹脂組成物に重なりが生じた場合、経時的な形状変化によって解消することは困難である。そのため、後述する手順で真空積層を実施した際に、シール部の厚さが部分的に不均一になることによって、一対の基板とシール部とで密閉された空間内に存在する第1の硬化性樹脂組成物に大きな気泡が生じるおそれがある。また、重なりが生じた部分のシール部の幅が太くなることによって、製造される積層体の意匠性が損なわれるおそれがある。
なお、許容可能な欠点基準としては以下の基準が考えられる。但し、許容可能な欠点の基準はこれに限定されず、必要に応じて適宜選択することができる。
以下の基準を満たす場合、積層体の製造上問題なしとする。
欠損:塗布線方向長さで欠損部の長さが、0.5mm未満、または、塗布高さの70%未満のうち小さい方。
細化:基準塗布幅に対し、塗布幅が80%未満の部分の長さ(塗布線方向長さ)が連続10mm未満。
重なり:塗布線方向長さの重なりが5mm未満。
一方、欠点検査で基準値を超える欠点が見つかった場合、欠点が存在する個所に第2の硬化性樹脂組成物を塗布して欠点を補修した後、後述する手順にしたがって、基板上のシール部で囲まれた領域に硬化性樹脂組成物を供給すればよい。この場合、欠点の補修後、欠点検査を再度実施してもよい。
また、欠点の補修がコスト的に見合わない場合、欠点検査で基準値を超える欠点が見つかったものについては、補修を行うことなく廃棄してもよい。
なお、第2の硬化性樹脂組成物を半硬化させる場合、第2の硬化樹脂組成物を半硬化させる前に、上述したシール部の欠点検査、および、欠点の補修を行うことが好ましい。
第1の硬化性樹脂組成物の供給量は、後述する手順で一対の基板間に第1の硬化性樹脂組成物を挟持し、密封した際に、一対の基板とシール部とで密閉された空間が第1の硬化性樹脂組成物によって充填されるだけの量にあらかじめ設定する。この際、第1の硬化性樹脂組成物の硬化収縮による体積減少をあらかじめ考慮して、第1の硬化性樹脂組成物の供給量を定めることができる。
本発明の積層体の製造方法では、後述する手順で一対の基板間に第1の硬化性樹脂組成物を挟持し、密封した際に、一対の基板とシール部とで密封された空間内に存在する第1の硬化性樹脂組成物の層の厚さが30〜3000μmであることが好ましい。その理由は、第1の硬化性樹脂組成物の層は、一対の基板間の接着剤としての機能だけでなく、該層に機械的強度や衝撃吸収性を持たせる機能を付与するために厚みが必要である一方、一般的には開口部材や表示部材に代表されるように薄型軽量化が要求されることから無用に厚くすることは好ましくないからである。
後述する手順で一対の基板間に第1の硬化性樹脂組成物を挟持し、密封した際に、一対の基板とシール部とで密封された空間内に存在する第1の硬化性樹脂組成物の層の厚さは、100〜1600μmであることがより好ましく、200〜800μmであることがさらに好ましい。特に、液晶用であると、第1の硬化性樹脂組成物の層の厚さは、100〜800μmであることがより好ましく、200〜400μmであることがさらに好ましい。
第1の硬化性樹脂組成物は、粘度が0.2〜50Pa・sであることが、工業的に大量の硬化性樹脂組成物を製造、移送、塗布する工程で扱いやすいことから好ましい。
なお、ここで言う第1の硬化性樹脂組成物の粘度とは、本発明の積層体の製造方法の実施時の温度領域における粘度であり、特に、シール部で囲まれた領域に硬化性樹脂組成物を供給した後、後述する手順にしたがって真空積層を実施するまでの温度領域における粘度である。たとえば、これらの手順を常温で実施する場合、常温における硬化性樹脂組成物の粘度である。
第1の硬化性樹脂組成物は、粘度が1〜20Pa・sであることがより好ましい。
高分子量の硬化性化合物は、硬化性樹脂組成物中の化学結合の数を少なくできることから、硬化性樹脂組成物を硬化させる際の硬化収縮が小さくなり、また、硬化後の樹脂層の残留応力を低減でき機械的強度を向上させることができる。一方で、高分子量の硬化性化合物の多くは、粘性が高い。そのため、硬化後の樹脂層の機械的強度を確保しつつ気泡の残存を抑制する点からは、高分子量の硬化性化合物に、より分子量の小さい硬化性モノマーを溶解させて粘度を調整することが好ましい。ただし、分子量の小さい硬化性モノマーを用いることによって、硬化性樹脂組成物の粘度は下がるが、硬化性樹脂組成物を硬化させる際の硬化収縮による残留応力が大きく、また、硬化後の樹脂層の機械的強度が低下する場合がある。
・付加重合性の不飽和基を有する化合物と光重合開始剤とを含む組成物。
・1〜6個の不飽和基を有するポリエン化合物(トリアリルイソシアヌレート等)と、1〜6個のチオール基を有するポリチオール化合物(トリエチレングリコールジメルカプタン)とを、不飽和基とチオール基のモル数がおおむね等しくなる割合で含み、かつ光重合開始剤を含む組成物。
・エポキシ基を2個以上有するエポキシ化合物と光カチオン発生剤とを含む組成物。
(メタ)アクリレート系化合物としては、硬化後の樹脂層の耐光性の点からは、芳香環をできるだけ含まない脂肪族または脂環式の化合物が好ましい。
また、(メタ)アクリレート系化合物としては、基板との界面接着力の向上の点からは、水酸基を有する化合物がより好ましい。水酸基を有する(メタ)アクリレート系化合物の含有量は、全(メタ)アクリレート系化合物のうち、15質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましい。一方、水酸基を有する化合物は、硬化後の樹脂層の弾性率が高くなりやすく、特に水酸基を有する(メタ)アクリレートを用いる場合には、積層体の用途によっては、硬化後の樹脂層が硬くなり過ぎるおそれがある。例えば、フラットパネルディスプレイ(FPD)の前面パネル板に使用する場合は、硬化後の樹脂層が低弾性率であることが好ましいため、水酸基を有する(メタ)アクリレートの含有量は40質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましい。
また、ガラス基板とポリカーボネートなどの樹脂基板との積層のように異種材料製の基板同士の積層においては、異なる表面エネルギーの基板表面において、樹脂層がいずれの基板に対しても好適に密着力を発現できるように低弾性率の粘着様態を示す樹脂層を用いることができる。
一方、薄いガラス基板と厚いガラス基板を積層する場合に、高弾性率で、かつ0.1mm以下の薄い樹脂層を設けることで積層体の機械的強度を高めることもでき、その場合には、水酸基を有する(メタ)アクリレートの含有量を60質量%以上とすることもできる。
(メタ)アクリレート系化合物としては、(メタ)アクリレート系モノマーの1種以上からなるもの、(メタ)アクリレート系オリゴマーの1種以上からなるもの、(メタ)アクリレート系モノマーの1種以上と(メタ)アクリレート系オリゴマーの1種以上とからなるものが挙げられ、アクリレート系オリゴマーの1種以上からなるもの、またはアクリレート系オリゴマーの1種以上と(メタ)アクリレート系モノマーの1種以上とからなるものが好ましい。基板との密着性を高める目的では、アクリロイルオキシ基とメタクロイルオキシ基の一方または両方からなる硬化性官能基を1分子あたり平均1.8〜4個有するウレタン系オリゴマーと、水酸基の数が1個または2個である炭素数3〜8のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキルメタクリレートを含有する硬化性樹脂組成物が特に好ましい。
該(メタ)アクリレート系オリゴマーとしては、たとえば、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーと呼ばれる、ウレタン結合(通常さらにポリエステル鎖やポリエーテル鎖を含む。)と2個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する(メタ)アクリレート系オリゴマーが挙げられる。ウレタン(メタ)アクリレートは、ウレタン鎖の分子設計により、硬化後の樹脂層の機械的性能や基板との密着性などを幅広く調整できるためより好ましい。
一方、シール部の形成に使用する第2の硬化性樹脂組成物として使用する場合、常温における粘度を上述した塗布時の粘度範囲、または、上述した塗布後の粘度範囲に調整しやすいことから、硬化性基を有し、かつ数平均分子量が30000〜100000である硬化性オリゴマーの1種以上と、硬化性基を有し、かつ(メタ)アクリレート系モノマーの1種以上とを含み、モノマーの割合が、オリゴマーとモノマーとの合計(100質量%)のうち、15〜50質量%であるものが好ましい。
(メタ)アクリレート系オリゴマーは、硬化において反応性が高めることができるアクリレート系オリゴマーがより好ましい。
第1の硬化性樹脂組成物に使用する光重合開始剤と、第2の硬化性樹脂組成物に使用する光重合開始剤の光吸収波長が異なるようにすることにより、積層前駆体の側面からの光照射による第2の硬化性樹脂組成物の硬化を促進させることができる。この場合、第1の硬化性樹脂組成物に使用する光重合開始剤がより長波長の光を吸収するようにする。
光カチオン発生剤としては、オニウム塩系の化合物等が挙げられる。
ただし、積層体の用途によっては、硬化後の樹脂層における光線の透過を妨げるおそれのある添加剤を含むことが好ましくない。一例を挙げると、積層体の用途が、フラットパネルディスプレイ(FPD)の前面パネル板や、薄層太陽電池デバイスの場合、前者については表示画像を形成するフラットパネルディスプレイ(FPD)からの出射光や反射光、後者については太陽光が硬化後の樹脂層を透過するため、それらの光線の透過を妨げるおそれのある添加剤を含むことが好ましくない。たとえば、紫外線吸収剤は、樹脂層を透過する太陽光の紫外線成分を吸収して薄層太陽電池デバイスに入射する光の量を低下させたり、フラットパネルディスプレイ(FPD)の表示画像の色調に悪影響を与えるおそれがある。しかし一方で、太陽光が透過する樹脂層には、耐光性、特に紫外線等の短波長の光に対する耐久性が要求される。よって、紫外線吸収剤等を含ませる場合は、その吸収特性、配合量等を適宜調整することが好ましい。
また、基板との密着性を高め、硬化後の樹脂層の弾性率を調整するためには、連鎖移動剤を含むことが好ましく、分子内にチオール基を有する連鎖移動剤が特に好ましい。好ましいチオール系の連鎖移動剤の一例は、n−ドデシルメルカプタンである。
光安定剤としては、紫外線吸収剤(ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、サリチレート系等)、ラジカル捕獲剤(ヒンダードアミン系)等が挙げられる。
酸化防止剤としては、リン系、イオウ系の化合物が挙げられる。
光重合開始剤および各種添加剤としては、光硬化性樹脂組成物が減圧雰囲気下に置かれることから、比較的分子量の大きい、減圧下での蒸気圧の小さい化合物が好ましい。
以下、本明細書において、減圧雰囲気下において、シール部で囲まれた領域に供給された第1の硬化性樹脂組成物の上に他方の基板を重ね合わせる手順のことを単に「真空積層」と言う場合がある。
図2は、ニュートン流体を一対の基板で挟持した状態で、荷重Fで加圧した際の圧力分布を示した模式図である。ここで、ニュートン流体の半径をRとするとき、ニュートン流体の中心からの距離がrの位置における圧力Pは下記式で表わされる。
P=2×F/πR2×(R2−r2)/R2
したがって、ニュートン流体の中心部における圧力Pは2F/(πR2)となり、ニュートン流体の外縁部における圧力Pは0となる。
真空積層の実施時、一対の基板10a,10b間に挟持される第1の硬化性樹脂組成物30はニュートン流体として作用するので、第1の硬化性樹脂組成物30には図2に示すような圧力分布が生じる。そして、このような圧力分布が生じる結果、基板10a,10b間に挟持された第1の硬化性樹脂組成物30の厚さが不均一になるおそれがある。
第1の硬化性樹脂組成物30を挟持する基板10a,10bとして、厚さが小さいガラス基板、例えば、厚さが3mm以下のガラス基板を使用している場合、ガラスの歪みが生じることによって、積層体が変形するおそれがある。
また、フラットパネルディスプレイ(FPD)の前面パネル板として用いられる積層体の場合、透明基板間に挟持される硬化性樹脂組成物の厚さが不均一だと、該硬化性樹脂組成物を硬化させた樹脂層でも厚さの不均一が残り、光学ひずみ等の問題が生じるおそれがある。
但し、シール部によって、第1の硬化性樹脂組成物が外側へと広がるのを防止するためには、シール部を構成する第2の硬化性樹脂組成物が、第1の硬化性樹脂組成物の供給時から後述する手順で減圧雰囲気を解除するまでの間、十分高い粘度を有していることが重要となる。具体的には、上記で定義した塗布後の第2の硬化性樹脂組成物の粘度が、800〜5000Pa・sである。
塗布後の第2の硬化性樹脂組成物の粘度が上記範囲を満たしていれば、真空積層実施時に一対の基板間に挟持された第1の硬化性樹脂組成物に生じる圧力分布を抑制することができ、第1の硬化性樹脂組成物の厚さが不均一になることを防止できる。
本発明の積層体の製造方法において、塗布後の第2の硬化性樹脂組成物の粘度が、1000〜5000Pa・sであることが好ましい。
しかしながら、このような場合、第2の硬化性樹脂組成物として、比較的粘度が低いものを選択することになる。具体的には、25℃における粘度範囲が800〜3000Pa・s程度のものを選択することになる。
第2の硬化性樹脂組成物として、上記のような比較的粘度が低いものを選択する場合には、第2の硬化性樹脂組成物を塗布した後、第1の硬化性樹脂組成物を供給する前に、第2の硬化性樹脂組成物を半硬化させて、該第2の硬化性樹脂組成物の粘度を高めることが好ましい。
シール部を構成する第2の硬化性樹脂組成物はある程度粘性を有するため、真空積層の実施後、シール部の高さはある程度減少する。しかしながら、減圧雰囲気を解除した後における第1の硬化性樹脂組成物中に存在する気泡の合計体積(減圧雰囲気解除の残留気泡の合計体積)、すなわち、減圧雰囲気を解除した後において、一対の基板とシール部とで密閉された空間内に存在する第1の硬化性樹脂組成物中に存在する気泡の合計体積は、下記式で表わされる点に留意する必要がある。
(減圧雰囲気解除の残留気泡の合計体積)=(真空積層実施後のシール部の高さの減少量)×(シール部で囲まれた領域の面積)×(真空積層実施時と、減圧雰囲気解除後と、の圧力差による気泡の縮減率)
真空積層実施後のシール部の高さの減少量を小さくすれば、減圧雰囲気解除後の残留気泡の合計体積が減少し、減圧雰囲気解除後の第1の硬化性樹脂組成物中に残留する気泡もより小さくなるため、積層体の製造上好ましいように思われる。
しかしながら、真空積層実施後のシール部の高さの減少量が小さすぎると、真空積層時に第1の硬化性樹脂組成物がシール部から外側に漏れ出すおそれがある。
しかしながら、シール部の高さ減少率が小さすぎると、真空積層時に第1の硬化性樹脂組成物がシール部から外側に漏れ出すおそれがある。
シール部の高さ減少率が上記範囲であれば、減圧雰囲気解除の残留気泡の合計体積が減少し、減圧雰囲気解除後の第1の硬化性樹脂組成物中に残留する気泡もより小さくなることから積層体の製造上好ましく、かつ、真空積層時に第1の硬化性樹脂組成物がシール部から外側に漏れ出すことがない。
図3(a)、3(b)、3(c)および3(d)は、真空積層実施時と減圧雰囲気解除後の積層前駆体(一対の基板10a,10b間に硬化性樹脂組成物30が挟持されて密封された積層体前駆体)の状態を示した模式図である。図3(a),(b)は、シール部20の高さ減少率が2.5よりも大きい場合(6t/t=6)について、積層体前駆体の状態を示した図であり、図3(a)は真空積層実施後の積層体前駆体の状態を示した図であり、図3(b)は減圧雰囲気解除後の積層体前駆体の状態を示した図である。図3(c),(d)は、シール部20の高さ減少率が1.05〜2.5の範囲内である場合(1.5t/t=1.5)について、積層体前駆体の状態を示した図であり、図3(c)は真空積層実施後の積層体前駆体の状態を示した図であり、図3(d)は減圧雰囲気解除後の積層体前駆体の状態を示した図である。
図3(b)では、減圧雰囲気解除後の第1の硬化性樹脂組成物30中に大きな気泡100が残留しているのに対して、 図3(d)では、減圧雰囲気解除後の第1の硬化性樹脂組成物30中に残留する気泡200はいずれも小さく、大きな気泡は残留していない。
一方、シール部20の高さ減少率が1.05よりも小さい場合、真空積層時に第1の硬化性樹脂組成物30がシール部20から外側に漏れ出すおそれがある。
本発明の積層体の製造方法において、シール部の高さ減少率が1.05〜1.8となるように設定することが好ましい。
シール部全体の共通点として、真空積層実施後は、真空積層実施前にくらべて、シール部の幅が増加する。第2の硬化性樹脂組成物を塗布時においては、このようなシール部の幅の増加を考慮して、第2の硬化性樹脂組成物の線幅を設定する。
上述したように、FPDの前面パネル板の場合、シール部の形成に用いる硬化性樹脂組成物が有効表示領域側にはみ出すと画像に歪が生じるおそれがあるため、シール部の形成に用いる硬化性樹脂組成物が有効表示領域側にはみ出さないようにすること、すなわち、シール部の形成に用いる硬化性樹脂組成物がシール部から内側にはみ出さないようにすること、が求められることから、図4(a),4(b)に示すような、真空積層の実施によるシール部の形状変化は問題である。
図5(a),5(b)は、本発明の積層体の製造方法における第2の硬化性樹脂組成物の塗布形態の好適例を説明するための図であり、図4(a),4(b)と同様に、図5(a)は真空積層実施前の状態、図5(b)は真空積層実施後の状態を示している。図5(a)において、ディスペンサ等の塗布手段を用いて第2の硬化性樹脂組成物を塗布する際の塗布手段の経路を破線で示している。また、図5(b)では、真空積層前のシール部の形状を一点鎖線で示している。
図5(a)では、角部付近における塗布幅(すなわち、角部付近におけるシール部の幅)が、シール部の他の塗布幅に比べて細くなっており、図5(b)に示すように、真空積層実施後において、シール部の形成に用いる硬化性樹脂組成物がシール部の角部から内側にはみ出すことが防止されている。
図5(a)では、シール部の角部付近における塗布幅(すなわち、角部付近におけるシール部の幅)がシール部の他の塗布幅に比べて細くなっていることに加えて、塗布時におけるシール部の角部内縁側が、図5(b)に示す真空積層実施後のシール部の角部の内縁側よりも基板の外縁側に位置している。
本発明の積層体の製造方法では、シール部の角部付近における塗布幅をシール部の他の塗布幅に比べて細くすることに加えて、塗布時におけるシール部の角部内縁側が真空積層実施後のシール部の角部の内縁側よりも基板の外縁側に位置するように、第2の硬化性樹脂組成物を塗布することが、真空積層実施後において、シール部の形成に用いる硬化性樹脂組成物がシール部の角部から内側にはみ出すことを抑制するうえで好ましい。
図6(a)において、下記の点は図5(a)と同様である。
・シール部の角部付近における塗布幅(すなわち、角部付近におけるシール部の幅)がシール部の他の塗布幅に比べて細くなっている点。
・塗布時におけるシール部の角部内縁側が真空積層実施後のシール部の角部の内縁側よりも基板の外縁側に位置している点。
この結果、図5(b)と同様に、図6(b)では、真空積層実施後において、シール部の形成に用いる硬化性樹脂組成物がシール部の角部から内側にはみ出すことが防止されている。
塗布手段の経路を、図6(a)に示すように、曲線的な経路とすることは、ディスペンサ等のノズルの移動を停止させずに塗布することができるため、塗布時間の短縮ができること、および、ノズルからの硬化性樹脂組成物の吐出を停止させる必要が無いために塗布量の制御が不要であるという点で好ましい。
一方、塗布手段の経路を、図5(a)に示すように、直線的な経路とすることは、ディスペンサ等のノズルの移動経路を完全に直角にすることができるという点で好ましい。
・シール部の角部付近における塗布幅(すなわち、角部付近におけるシール部の幅)をシール部の他の塗布幅に比べてどの程度細くするか。
・塗布時におけるシール部の角部内縁側を真空積層実施後のシール部の角部の内縁側よりもどの程度基板の外縁側に位置させるか。
これらの点については、例えば、以下に示す手順を実施すればよい。
図7(a)中、破線で示すように、真空積層実施後のシール部において、シール部の形成に用いる硬化性樹脂組成物の角部内側へのはみ出しがないことが望ましい。しかしながら、塗布幅一定で第2の硬化性樹脂組成物を塗布した場合、真空積層実施後のシール部では、実線で示すように、シール部の形成に用いる硬化性樹脂組成物が角部内側にはみ出した状態になる。
ここで、図7(a)中、斜線で示した2つの部分が、同一形状(したがって、同一面積)とした場合、真空積層実施後のシール部において、角部の内側にはみ出した部分の幅C´は、図7(a)中のCと等しくなるので、C´=(B−A)/2となる。ここで、Aは真空積層実施前の第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅であり、Bは真空積層実施後の第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅(すなわち、シール部の幅)である。
図7(b)は、図7(a)の角部外縁側の斜線で示した部分の周辺の部分拡大図である。ここで、斜線で示した部分に隣接する扇形の径rは下記式により求めることができる。
r=1/√2×r+C
=2/(2−√2)×C
ここから、斜線で示した部分の面積Xは下記式により求めることができる。
X=r2−π/4×r2
=(1−π/4)×r2
=(1−π/4)×{2/(2−√2)}2×C2
≒2.5×C2
ここで、シール部の角部内側へのはみ出しを抑制するためには、図8中、斜線で示した2つの部分のうち、角部内側の斜線部分の面積を角部外側の斜線部分の面積よりも大きくすればよい。このためには、下記式で示す関係を満たすように、シール部の角部付近において第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅を細くする部分の距離(すなわち、角部付近においてシール部の幅を細くする部分の距離)D、および、シール部の角部付近における第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅の最小値(すなわち、角部付近におけるシール部の幅の最小値)Eを設定すればよい。
1/2×D×(A−E) > 1/2×X
D > X/(A−E)
D > 1/(A−E)×(1−π/4)×{2/(2−√2)}2×C2
D > (1−π/4)×{2/(2−√2)}2×1/4×(B−A)2/(A−E)
D > 0.63×(B−A)2/(A−E) … 式(1)
このため、シール部の角部付近において第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅を細くする部分の距離(すなわち、角部付近においてシール部の幅を細くする部分の距離)Dは15mm以下とすることが好ましく、5mm以下とすることがより好ましく、3mm以下とすることがさらに好ましい。
参考例1では、第2の硬化性樹脂組成物として、後述する実施例(例4)に記載の光硬化性樹脂組成物(第2´)と同様の手順で作製したものを使用した。回転粘度計(RE−85U(東機産業社製))を用いて25℃における粘度を測定したところ約950Pa・sであった。
ここで、ディスペンサには内径1.06mmのノズルを有するものを使用し、基板Aとノズル先端との間隔を0.8mmとし、シール部の直線部分については、吐出量6.6mg/cmで第2の硬化性樹脂組成物の塗布を行った。ここで、真空積層実施前の第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅A=0.9mm、真空積層実施後のシール部の幅B=1.5mm、図8中のC=0.3mmを想定している。
また、シール部の角部付近については、ノズルの移動速度を調節することにより、図8の1点鎖線で示す形状となるように、第2の硬化性樹脂組成物を塗布した。
ここで、シール部の角部付近において第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅を細くする部分の距離(すなわち、角部付近においてシール部の幅を細くする部分の距離)D、および、シール部の角部付近における第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅の最小値(すなわち、角部付近におけるシール部の幅の最小値)Eについては、上記式(1)の関係を満たすように設定した。設定したD,Eは以下の通りである。
D:3mm
E:0.3mm
第2の硬化性樹脂組成物の塗布完了60秒経過後、紫外線(UV)照射によって、第2の硬化性樹脂組成物を半硬化させた。紫外線照射には基板Aの表面での365nmにおける照度が2mW/cm2のUV露光機を使用し、該UV露光機中で30秒間基板Aの片面からUV照射を行った。
なお、半硬化の指標として、上記と同じ条件でUV照射を実施した第2の硬化性樹脂組成物のゲル分率を求めたところ、約55%であった。なお、第2の硬化性樹脂組成物のゲル分率は、後述する実施例(例4)と同様の手順で求めた。
また、半硬化による粘度の上昇の指標として、第2の硬化性樹脂組成物の塗布60秒後から120秒間の第2の硬化性樹脂組成物の塗布線幅の広がりを測定し、半硬化しなかったものと比較したところ、その広がりは半分であった。
なお、第1の硬化性樹脂組成物として、後述する実施例(例1)に記載の樹脂層形成用光硬化性樹脂組成物と同様の手順で作製したものを使用した。回転粘度計(RE−85U)を用いて25℃における粘度を測定したところ約1.7Pa・sであった。
真空積層実施後のシール部の形状を目視により確認したところ、角部の内側へのはみ出しは生じていなかった。
参考例2では、シール部の角部付近において第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅を細くする部分の距離(すなわち、角部付近においてシール部の幅を細くする部分の距離)D、および、シール部の角部付近における第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅の最小値(すなわち、角部付近におけるシール部の幅の最小値)Eについては、以下に示すように設定した以外は参考例1と同様の手順を実施した。
D:3mm
E:0.6mm
上記D、Eは上記式(1)の関係を満たしている。
真空積層実施後のシール部の形状を目視により確認したところ、角部の内側へのはみ出しは生じていなかった。
参考例3では、第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅一定でシール部を形成した(つまり、シール部の角部付近の塗布幅を細くしていない)以外は参考例1と同様の手順を実施した。
真空積層実施後のシール部の形状を目視により確認したところ、角部の内側への大きなはみ出しが生じていた。
参考例4では、シール部の角部付近において第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅を細くする部分の距離(すなわち、角部付近においてシール部の幅を細くする部分の距離)D、および、シール部の角部付近における第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅の最小値(すなわち、角部付近におけるシール部の幅の最小値)Eについては、以下に示すように設定した以外は参考例1と同様の手順を実施した。
D:0.5mm
E:0.6mm
上記D、Eは上記式(1)の関係を満たしていない。
真空積層実施後のシール部の形状を目視により確認したところ、角部の内側へのはみ出しが生じていた。
参考例5では、シール部の角部付近において第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅を細くする部分の距離(すなわち、角部付近においてシール部の幅を細くする部分の距離)D、および、シール部の角部付近における第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅の最小値(すなわち、角部付近におけるシール部の幅の最小値)Eについては、以下に示すように設定した以外は参考例1と同様の手順を実施した。
D:20mm
E:0.3mm
上記D、Eは上記式(1)の関係を満たしている。
真空積層実施後のシール部の形状を目視により確認したところ、角部の内側へのはみ出しは生じていなかった。
しかしながら、真空積層実施後、シール部の幅が細くなった部分から第1の硬化性樹脂組成物がはみ出しているのが確認された。
第2の硬化性樹脂組成物を塗布高さが一定の場合、第2の硬化性樹脂組成物の塗布量の変化が第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅と直接関連することとなる。ここで、ディスペンサ等の吐出手段からの第2の硬化性樹脂組成物の吐出量を変えると、第2の硬化性樹脂組成物の塗布量が変化するので、これにより第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅を変えることができる。したがって、シール部の角部付近における第2の硬化性樹脂組成物の吐出量を、シール部の他の塗布幅に比べて少なくすることで、シール部の角部付近における塗布幅が、シール部の他の塗布幅に比べて細くすることができる。
減圧装置内の上部には、上下方向に移動可能な移動支持機構が設けられ、移動支持機構に他方の基板が取り付けられる。ここで、他方の基板の表面に薄膜系太陽電池デバイスが形成されている場合、薄膜系太陽電池デバイスが形成された側の表面を下に向ける。また、積層体の用途がフラットパネルディスプレイ(FPD)の場合、製品のより外側に位置する面を下に向ける。また、他方の基板の表面に反射防止層が設けられている場合、反射防止層が形成されていない側の表面を下に向ける。
他方の基板は、一方の基板の上方かつ第1の硬化性樹脂組成物と接しない位置に置く。すなわち、一方の基板の表面上の第1の硬化性樹脂組成物と他方の基板とを接触させることなく対向させる。
また、一方の基板および他方の基板の両方を、減圧装置内の上下に設けた移動支持機構で支持してもよい。
減圧装置の内部が所定の減圧雰囲気となった後、移動支持機構で支持された他方の基板を下方に移動し、一方の基板の表面上の第1の硬化性樹脂組成物の上に他方の基板を重ね合わせる。
重ね合わせの際、他方の基板の自重、移動支持機構からの押圧等によって、第1の硬化性樹脂組成物が押し広げられ、上述した空間内に第1の硬化性樹脂組成物が充満する。
第2の圧力雰囲気下で保持する時間は、1日以上の長時間であってもよいが、生産効率の点から、6時間以内が好ましく、1時間以内がより好ましく、さらに生産効率が高まる点から、10分以内が特に好ましい。
ここで、シール部を構成する第2の硬化性樹脂組成物は、密閉空間内の第1の硬化性樹脂組成物を硬化させる際に同時に硬化させてもよいが、積層前駆体を第2の圧力雰囲気下で長時間保持する場合は、密閉空間内の第1の硬化性樹脂組成物が漏れ出すのを防止するために、積層前駆体を第2の圧力雰囲気下に置いた時点で、シール部を構成する第2の硬化性樹脂組成物を硬化させておくことが好ましい。その理由は以下の通りである。
一方、本発明の方法により製造させる積層体をFPDの前面パネル板として用いる場合、画像表示面を稼ぐために、シール部はその高さに対して幅が狭い形状とすること、すなわち、シール部の断面形状における高さ/幅の比を大きくすることが求められる。
しかしながら、このような形状のシール部は、横方向からの荷重に対して脆弱になるため、積層前駆体を第2の圧力雰囲気下で長時間保持した場合、密閉空間内の第1の硬化性樹脂組成物が漏れ出すおそれがある。
積層前駆体を第2の圧力雰囲気下に置いた時点で、シール部を構成する第2の硬化性樹脂組成物を硬化させ、粘性を有していない状態としておけば、横方向からの荷重に対してシール部が十分な強度を有しているため、積層前駆体を第2の圧力雰囲気下で長時間保持した場合であっても、密閉空間内の第1の硬化性樹脂組成物が漏れ出すことがない。
本発明の方法において、積層前駆体を第2の圧力雰囲気下に置いた後の、シール部の幅が1.2〜2mmであり、かつ、該シール部の断面形状における高さ/幅の比が0.1〜0.4であることが好ましい。
光硬化性樹脂組成物の場合、たとえば、光源(紫外線ランプ、高圧水銀灯等)から紫外線または短波長の可視光を照射して、該光硬化性樹脂組成物を硬化させることにより、一対の基板と、該一対の基板間に存在する第1の硬化性樹脂組成物の硬化物の層とを有する積層体が製造される。
製造される積層体がフラットパネルディスプレイ(FPD)の場合、該フラットパネルディスプレイが透過型の表示デバイスを用いている場合、該デバイスを動作させることで光透過性を得ることはできるが、動作させない状態では光透過性を有さないものが多いため、保護板となる透明基板から光硬化性樹脂組成物を硬化させる光を照射する。一方、該フラットパネルディスプレイが非動作時に透明状態を呈する透過−散乱型の表示デバイスを用いている場合は、表示デバイス側からの光を利用することもできる。
薄層太陽電池デバイスの場合、積層体を構成する一対の基板のうち、一方の基板にのみ薄層太陽電池デバイスを形成してもよく、両方の基板に薄層太陽電池デバイスを形成してもよい。
例1では、以下の手順で第2の硬化性樹脂組成物を調製した。
分子末端をエチレンオキシドで変性した2官能のポリプロピレングリコール(水酸基価より算出した数平均分子量:4000)と、ヘキサメチレンジイソシアネートとを、6対7となるモル比で混合し、ついでイソボルニルアクリレート(大阪有機化学工業社製、IBXA)で希釈した後、錫化合物の触媒存在下で反応させて得られたプレポリマーに、2−ヒドロキシエチルアクリレートをほぼ1対2となるモル比で加えて反応させることによって、30質量%のイソボルニルアクリレートで希釈されたウレタンアクリレートオリゴマー(以下、UC−1と記す。)溶液を得た。UC−1の硬化性基数は2であり、数平均分子量は約55000であった。UC−1溶液の60℃における粘度は約580Pa・sであった。
UC−1溶液の90質量部および2−ヒドロキシブチルメタクリレート(共栄社化学社製、ライトエステル HOB)の10質量部を均一に混合して混合物を得た。該混合物の100質量部、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(光重合開始剤、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE 184)の1質量部、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(光重合開始剤、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE 819)の0.1質量部、2,5−ジ−t−ブチルハイドロキノン(重合禁止剤)の0.04質量部、および紫外線吸収剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製、TINUVIN 109)の0.3質量部を均一に混合し、光硬化性樹脂組成物(第2)を得た。
光硬化性樹脂組成物(第2)を容器に入れたまま開放状態で減圧装置内に設置して、減圧装置内を約20Paに減圧して10分保持することで脱泡処理を行った。光硬化性樹脂組成物(第2)の25℃における粘度を測定したところ、約1400Pa・sであった。
長さ500mm、幅800mm、厚み3mmのソーダライムガラス製の基板(以下、基板Aと呼ぶ。)を準備し、該基板の硬化性樹脂組成物を塗布する面の中央部の480×600mmの領域の外周部にディスペンサを用いて、光硬化性樹脂組成物(第2)を塗布してシール部を形成した。
ここで、ディスペンサには内径1mmのノズルを有するものを使用し、基板Aとノズル先端との間隔を0.8mmとし、吐出量0.84g/cm、ノズルの移動速度2m/分で光硬化性樹脂組成物(第2)の塗布を行った。
STEP2
STEP1で形成されたシール部で囲まれた領域に、間隔が均等になるように、下記手順で調製した光硬化性樹脂組成物(第1)121g(シール部で囲まれた領域に形成される光硬化性樹脂組成物(第1)の層の厚さで0.4mm相当)を約10秒間で1536点にディスペンサを用いて分散滴下した。
分子末端をエチレンオキシドで変性した2官能のポリプロピレングリコール(水酸基価より算出した数平均分子量:4000)と、イソホロンジイソシアネートとを、4対5となるモル比で混合し、錫化合物の触媒存在下、70℃で反応させて得られたプレポリマーに、2−ヒドロキシエチルアクリレートをほぼ1対2となるモル比で加えて70℃で反応させることによって、ウレタンアクリレートオリゴマー(以下、UA−1と記す。)を得た。UA−1硬化性基数は2であり、数平均分子量は約24000であり、25℃における粘度は約830Pa・sであった。
上記の光硬化性樹脂組成物(第1)を容器に入れたまま開放状態で減圧装置内に設置して、減圧装置内を約20Paに減圧して10分保持することで脱泡処理を行った。光硬化性樹脂組成物(第1)の25℃における粘度を測定したところ、約1.7Pa・sであった。
光硬化性樹脂組成物(第1)の分散滴下後、圧力10Paの減圧容器内で、基板間に硬化性樹脂組成物が介在するように、基板Aに対して、光硬化性樹脂組成物(第1)と接する面に、自己粘着性を有する厚さ0.075mmのセパレータフィルム(東セロ社製、ピュアテクトVLH−9)を板面に貼合した同形状かつ同厚のソーダライムガラス板(以下、基板Bと呼ぶ。)を重ね合わせることにより真空積層を実施した後、減圧容器内の圧力を大気圧に戻すことにより減圧雰囲気を解除し、その後直ちに基板Bの面方向から、該基板B表面での365nmにおける照度が2mW/cm2となるように紫外線を10分間照射して、光硬化性樹脂組成物(第1,第2)を硬化させた。
基板Bのみをセパレータフィルムから剥離した後、セパレータフィルムを樹脂層から剥がし、基板A上に存在する樹脂層、より具体的には、シール部で囲まれた領域に存在する樹脂層の厚さの偏差をキーエンス社製レーザー変位計LK−G80により測定した。
その結果、樹脂層の厚さの偏差は約0.05mmであり、光学ひずみ等の問題を生じるおそれのないレベルであった。
例2では、STEP1を実施しなかった点を除いて例1と同様の手順を実施した。
例1と同様の手順で樹脂層の厚さの偏差を測定したところ、樹脂層の厚さの偏差は約0.1mmであり、光学ひずみ等の問題を生じるおそれのあるレベルであった。
例3では、長さ100mm、幅100mm、厚み3mmのソーダライムガラス製の基板(以下、基板Cと呼ぶ。)を準備し、基板Cの中央部75×75mmの領域の外周部にディスペンサを用いて、光硬化性樹脂組成物(第2)を塗布し、シール部を形成した。
ここで、ディスペンサには内径1.06mmのノズルを有するものを使用し、基板Cとノズル先端との間隔を0.8mmとし、吐出量8.8mg/cmで光硬化性樹脂組成物(第2)の塗布を行った。
シール部の幅の経時変化を測定したが、シール部の形成から300秒経過後になってもシール部の幅が2mmを超えることはなかった。
上記と同様の手順で該基板C上にシール部を形成した後、シール部で囲まれた領域に、間隔が均等になるように、光硬化性樹脂組成物(第1)約2.3g(シール部で囲まれた領域に形成される光硬化性樹脂組成物(第1)の層の厚さで0.4mm相当)を、ディスペンサを用いて分散滴下した。
光硬化性樹脂組成物(第1)の分散滴下後、圧力10Paの減圧容器内で、基板間に硬化性樹脂組成物が介在するように、基板Cに対して、同形状かつ同厚のソーダライムガラス板(以下、基板Dと呼ぶ。)を重ね合わせることにより真空積層を実施した後、減圧容器内の圧力を大気圧に戻すことにより減圧雰囲気を解除した。
減圧雰囲気の解除後、シール部で囲まれた領域に存在する樹脂層を目視により確認したところ、樹脂層中には空隙はみとめられなかった。
また、減圧雰囲気解除後の積層体を約20°の角度に傾けて保持し、積層体から基板Dが7.5mmずり落ちるまでの時間を計測したところ約60秒であり、実ラインでの使用上問題のない保持力であった。ここから、シール部で囲まれた領域に存在する樹脂層の厚さの偏差は例1と同程度であると考えられる。
例4では、25℃における粘度が950Pa・sの光硬化性樹脂組成物(第2´)を使用した。
以下の手順で、光硬化性樹脂組成物(第2´)を調製した。
光硬化性樹脂組成物(第2)の調製に用いたウレタンアクリレートオリゴマー溶液(UC−1)の86質量部および2−ヒドロキシブチルメタクリレート(共栄社化学社製、ライトエステル HOB)の14質量部を均一に混合して混合物を得た。該混合物の100質量部、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(光重合開始剤、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE 184)の3質量部、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(光重合開始剤、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE 819)の0.1質量部を均一に混合し、光硬化性樹脂組成物(第2´)を得た。
光硬化性樹脂組成物(第2´)を容器に入れたまま開放状態で減圧装置内に設置して、減圧装置内を約20Paに減圧して10分保持することで脱泡処理を行った。光硬化性樹脂組成物(第2´)の25℃における粘度を測定したところ、約950Pa・sであった。
例3と同様の手順で光硬化性樹脂組成物(第2´)の塗布を実施した。塗布完了60秒経過後、紫外線(UV)照射によって、光硬化性樹脂組成物(第2´)を半硬化させることによりシール部を形成した。紫外線照射には基板表面での365nmにおける照度が2mW/cm2のUV露光機を使用し、該UV露光機中で30秒間基板の片面からUV照射を行った。
なお、半硬化の指標として、上記と同じ条件でUV照射を実施した光硬化性樹脂組成物(第2´)のゲル分率を求めたところ約55%であり、半硬化を行わなかった光硬化性樹脂組成物(第2´)のゲル分率は5%以下であった。ゲル分率は、半硬化させた光硬化性樹脂組成物(第2´)の0.4gを採取し、100mLのトルエンに25℃で24時間浸漬した後、トルエンを濾別して、残留固形分を100℃で1時間乾燥させ、乾燥質量を測定し、下式から算出した。
ゲル分率(%)=浸漬後の乾燥質量(g)/0.4(g)×100。
また、半硬化による粘度の上昇の指標として、塗布60秒後から120秒間の塗布線幅の広がりを測定し、半硬化しなかったものと比較したところ、その広がりは約半分であった。
UV照射完了90秒後からシール部の幅の経時変化を測定したが、UV照射完了300秒後になってもシール部の幅が2mmを超えることはなかった。
上記と同様の手順で該基板C上にシール部を形成した後、シール部で囲まれた領域に、間隔が均等になるように、光硬化性樹脂組成物(第1)約2.3g(シール部で囲まれた領域に形成される光硬化性樹脂組成物(第1)の層の厚さで0.4mm相当)を、ディスペンサを用いて分散滴下した。
光硬化性樹脂組成物(第1)の分散滴下後、圧力10Paの減圧容器内で、基板間に硬化性樹脂組成物が介在するように、基板Cに対して、同形状かつ同厚のソーダライムガラス板(以下、基板Dと呼ぶ。)を重ね合わせることにより真空積層を実施した後、減圧容器内の圧力を大気圧に戻すことにより減圧雰囲気を解除した。
減圧雰囲気の解除後、シール部で囲まれた領域に存在する樹脂層を目視により確認したところ、樹脂層中には空隙はみとめられなかった。
また、減圧雰囲気解除後の積層体を約20°の角度に傾けて保持し、基板Dが7.5mmずり落ちるまでの時間を計測したところ約60秒であり、実ラインでの使用上問題のない保持力であった。ここから、シール部で囲まれた領域に存在する樹脂層の厚さの偏差は例1と同程度であると考えられる。
例5では、光硬化性樹脂組成物(第2´)の塗布後直ちに紫外線照射することによって、光硬化性樹脂組成物(第2´)を半硬化させた 本例では、基板表面での365nmにおける照度が4500mW/cm2のUV露光機を使用し、光硬化性樹脂組成物(第2´)の塗布した部位に対して、各々10秒間紫外線をスポット照射した。半硬化による粘度の上昇の指標として、塗布60秒後から120秒間の塗布線幅の広がりを測定し、半硬化しなかったものと比較したところ、その広がりは半分以下であった。
UV照射完了90秒後からシール部の幅の経時変化を測定したが、UV照射完了300秒後になってもシール部の幅が2mmを超えることはなかった。
例6では、25℃における粘度が660Pa・sの光硬化性樹脂組成物(第2´´)を使用した以外は例2と同様の手順を実施して、基板上にシール部を形成した。
以下の手順で、光硬化性樹脂組成物(第2´´)を調製した。
光硬化性樹脂組成物(第2)の調製に用いたウレタンアクリレートオリゴマー溶液(UC−1)の81質量部および2−ヒドロキシブチルメタクリレート(共栄社化学社製、ライトエステル HOB)の19質量部を均一に混合して混合物を得た。該混合物の100質量部、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(光重合開始剤、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE 184)の3質量部、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(光重合開始剤、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE 819)の0.1質量部を均一に混合し、光硬化性樹脂組成物(第2´´)を得た。
光硬化性樹脂組成物(第2´´)を容器に入れたまま開放状態で減圧装置内に設置して、減圧装置内を約20Paに減圧して10分保持することで脱泡処理を行った。光硬化性樹脂組成物(第2´´)の25℃における粘度を測定したところ、約660Pa・sであった。
シール部の幅の経時変化を測定したが、シール部の形成から300秒経過後になってもシール部の幅が2mmを超えることはなかった。
例3と同様の手順で光硬化性樹脂組成物(第1)の分散滴下、真空積層、および、減圧雰囲気の解除を実施した。
減圧雰囲気の解除後、シール部で囲まれた領域に存在する樹脂層を目視により確認したところ、樹脂層中には空隙はみとめられなかった。
減圧雰囲気解除後の積層体を約20°の角度に傾けて保持し、基板Dが7.5mmずり落ちるまでの時間を計測したところ約50秒であり、実ラインでの使用上、不十分な保持力であった。ここから、シール部で囲まれた領域に存在する樹脂層の厚さの偏差は例2と同程度であると考えられる。
例7では、25℃における粘度が460Pa・sの光硬化性樹脂組成物(第2´´´)を使用した以外は例2と同様の手順を実施して、基板上にシール部を形成した。
以下の手順で、光硬化性樹脂組成物(第2´´´)を調製した。
光硬化性樹脂組成物(第2)の調製に用いたウレタンアクリレートオリゴマー溶液(UC−1)の80質量部および2−ヒドロキシブチルメタクリレート(共栄社化学社製、ライトエステル HOB)の20質量部を均一に混合して混合物を得た。該混合物の100質量部、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(光重合開始剤、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE 184)の3質量部、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(光重合開始剤、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE 819)の0.1質量部を均一に混合し、光硬化性樹脂組成物(第2´´´)を得た。
光硬化性樹脂組成物(第2´´´)を容器に入れたまま開放状態で減圧装置内に設置して、減圧装置内を約20Paに減圧して10分保持することで脱泡処理を行った。光硬化性樹脂組成物(第2´´´)の25℃における粘度を測定したところ、約460Pa・sであった。
光硬化性樹脂組成物(第2´)の塗布完了90秒後からシール部の幅の経時変化を測定したところ、塗布完了300秒後の時点でシール部の幅が約2.3mmとなっていた。
例3と同様の手順で光硬化性樹脂組成物(第1)の分散滴下、真空積層、および、減圧雰囲気の解除を実施した。
減圧雰囲気の解除後、シール部で囲まれた領域に存在する樹脂層を目視により確認したところ、樹脂層中には空隙がみとめられた。
例8では、長さ100mm、幅100mm、厚み3mmのソーダライムガラス製の基板(以下、基板Eと呼ぶ。)を準備し、基板Eの中央部50×50mmの領域の外周部にディスペンサを用いて、光硬化性樹脂組成物(第2)を塗布し、シール部を形成した。
ここで、ディスペンサには内径1.06mmのノズルを有するものを使用し、基板Eとノズル先端との間隔を0.8mmとし、吐出量6.6mg/cmで光硬化性樹脂組成物(第2)の塗布を行った。
上記と同様の手順で該基板E上にシール部を形成した後、シール部で囲まれた領域に、間隔が均等になるように、光硬化性樹脂組成物(第1)約2.3g(シール部で囲まれた領域に形成される光硬化性樹脂組成物(第1)の層の厚さで0.4mm相当)を、ディスペンサを用いて分散滴下した。
光硬化性樹脂組成物(第1)の分散滴下後、圧力10Paの減圧容器内で、基板間に硬化性樹脂組成物が介在するように、基板Eに対して、同形状かつ同厚のソーダライムガラス板(以下、基板Fと呼ぶ。)を重ね合わせることにより真空積層を実施した後、減圧容器内の圧力を大気圧に戻すことにより減圧雰囲気を解除した。
減圧容器内の圧力を大気圧に戻した後、直ちに基板E,Fが水平になるように積層前駆体を配置した状態で、該基板E,Fの端面方向から、基板E,Fの端面での395nmにおける照度が50mW/cm2のUV−LED(製造者名:Integration Technology、機種名:LEDZero Pincure)を用いて紫外線を照射することによって、光硬化性樹脂組成物(第2)を硬化させた。
UV照射後の積層前駆体を基板E,Fが水平になるように放置したところ、放置後1日が経過しても、光硬化性樹脂組成物(第1)によってシール部が侵食されることなく、封止状態が保たれていた。
減圧容器内の圧力を大気圧に戻した後、UV照射により光硬化性樹脂組成物(第2)を硬化させなかった以外は例8と同様の手順を実施した。
減圧容器内の圧力を大気圧に戻した後の積層前駆体を基板E,Fが水平になるように放置したところ、放置後約30分経過した時点で確認したところ、光硬化性樹脂組成物(第1)によってシール部が侵食されて、封止状態が損なわれたことにより、該シール部から光硬化性樹脂組成物(第1)が漏れ出しているのが確認された。
長さ610mm、幅610mm、厚み3mmのソーダライムガラス製の基板(以下、基板Gと呼ぶ。)を準備し、基板Gの端面から5mm内側に沿って、ディスペンサを用いて光硬化性樹脂組成物(第2´´´´)を加熱塗布(45℃)し、シール部を形成した。
ここで、光硬化性樹脂組成物(第2´´´´)の25℃における粘度は1200Pa・sであり、以下の手順で調製した。
光硬化性樹脂組成物(第2)の調製に用いたウレタンアクリレートオリゴマー溶液(UC−1)の88質量部および2−ヒドロキシブチルメタクリレート(共栄社化学社製、ライトエステル HOB)の12質量部を均一に混合して混合物を得た。該混合物の100質量部、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(光重合開始剤、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE 184)の3質量部、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(光重合開始剤、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE 819)の0.1質量部を均一に混合し、光硬化性樹脂組成物(第2´´´´)を得た。
光硬化性樹脂組成物(第2´´´´)を容器に入れたまま開放状態で減圧装置内に設置して、減圧装置内を約20Paに減圧して10分保持することで脱泡処理を行った。光硬化性樹脂組成物(第2´´´´)の25℃における粘度を測定したところ、約1200Pa・sであった。
また、ディスペンサには内径1.06mmのノズルを有するものを使用し、基板Eとノズル先端との間隔を0.8mmとし、吐出量0.11cc(6.6mg)/cmで光硬化性樹脂組成物(第2´´´´)の塗布を行った。なお、加熱塗布時の光硬化性樹脂組成物(第2´´´´)の粘度は200Pa・sであった。
次に、シール部で囲まれた領域に、間隔が均等(滴下ピッチ:15mm)になるように、光硬化性樹脂組成物(第1)を、塗布後の光硬化性樹脂組成物(第1)の層厚が0.4mmとなるように、ディスペンサを用いて分散滴下した。
光硬化性樹脂組成物(第1)の分散滴下後、圧力10Paの減圧容器内で、基板間に硬化性樹脂組成物が介在するように、基板Gに対して、同形状かつ同厚のソーダライムガラス板(以下、基板Hと呼ぶ。)を重ね合わせることにより真空積層を実施した後、減圧容器内の圧力を大気圧に戻すことにより減圧雰囲気を解除した。
ここで、真空積層実施時におけるシール部の高さ、および、減圧雰囲気を解除した後のシール部の高さは、それぞれ以下の通りである。
真空積層実施時におけるシール部の高さ:0.8mm
減圧雰囲気を解除した後のシール部の高さ:0.4mm
したがって、シール部の高さ減少率は0.8/0.4=2である。
減圧雰囲気の解除から10分間経過後の積層前駆体について、硬化性樹脂組成物(第1)の層に存在する円相当径50μm以上の空隙の有無を目視により確認した。
その結果、円相当径50μm以上の空隙は認められなかった。
ノズルからの光硬化性樹脂組成物(第2´´´´)を変えることにより、真空積層実施時におけるシール部の高さを2.1mmとした以外は例10と同様の手順を実施した。
シール部の高さ減少率は2.1/0.4=5.25である。
減圧雰囲気の解除から10分間経過後の積層前駆体について、硬化性樹脂組成物(第1)の層に存在する円相当径50μm以上の空隙の有無を目視により測定した。
その結果、円相当径50μm以上の空隙が160個存在していた。
ノズルからの光硬化性樹脂組成物(第2´´´´)を変えることにより、真空積層実施時におけるシール部の高さを0.4mmとした以外は例10と同様の手順を実施した。
シール部の高さ減少率は0.4/0.4=1である。
減圧雰囲気を解除した後の積層前駆体において、シール部から光硬化性樹脂組成物(第1)が漏れ出しているのが確認された。
本出願は、2010年6月7日出願の日本特許出願2010−129718に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
20:シール部
30:第1の硬化性樹脂組成物層
100,200:気泡
Claims (10)
- すくなくとも一つが透明基板である2枚の基板を準備し、
前記一方の基板上の周辺部に第1の硬化性樹脂組成物を封じ込めるためのシール部を形成し、
前記シール部で囲まれた領域に前記第1の硬化性樹脂組成物を供給し、
減圧雰囲気下にて、前記第1の硬化性樹脂組成物の上に他方の基板を重ね合わせて、一対の基板間に前記第1の硬化性樹脂組成物を挟持し、密封して積層前駆体を得、
該積層前駆体を前記減圧雰囲気よりも雰囲気圧力が高い第2の圧力雰囲気下に置き、該第2の圧力雰囲気下にて、前記第1の硬化性樹脂組成物を硬化させる積層体の製造方法であって、
前記シール部が、前記一方の基板上の周辺部に第2の硬化性樹脂組成物を塗布することによって形成され、
前記第1の硬化性樹脂組成物の供給時から前記積層前駆体を前記第2の圧力雰囲気下に置くまでの段階における前記第2の硬化性樹脂組成物の粘度が800〜5000Pa・sであり、
前記積層前駆体を前記第2の圧力雰囲気下に置いた後の、前記シール部の幅が0.8〜3.0mmであり、かつ、前記シール部の断面形状における高さ/幅の比が0.05〜1であり、
前記減圧雰囲気下にて、一対の基板間に第1の硬化性樹脂組成物を挟持し、密封した時点における前記シール部の高さ(H)と、前記積層前駆体を前記第2の圧力雰囲気下に置いた後の前記シール部の高さ(h)と、の比(H/h)が1.05〜2.5である積層体の製造方法。 - 前記第2の硬化性樹脂組成物の塗布時の粘度が10〜750Pa・sである、請求項1に記載の積層体の製造方法。
- 前記シール部で囲まれた領域に前記第1の硬化性樹脂組成物を供給する前に、前記第2の硬化性樹脂組成物を半硬化させる、請求項1または2に記載の積層体の製造方法。
- 前記第2の圧力雰囲気下にて、前記第1の硬化性樹脂組成物を硬化させる際に、前記第2の硬化性樹脂組成物を硬化させる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
- 前記積層前駆体を前記第2の圧力雰囲気下に置いた後、前記第1の硬化性樹脂組成物を硬化させる前に、前記第2の硬化性樹脂組成物を硬化させる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
- 形成されるシール部の角部付近において、前記第2の硬化性樹脂組成物の塗布幅が他の塗布幅に比べて細くなるように、前記一方の基板上の周辺部に第2の硬化性樹脂組成物を塗布する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
- 前記第2の硬化性樹脂組成物の塗布時におけるシール部の角部内縁側の位置が、前記積層前駆体でのシール部の角部の内縁側の位置よりも基板の外縁側にくるように、前記一方の基板上の周辺部に第2の硬化性樹脂組成物を塗布する、請求項6に記載の積層体の製造方法。
- 前記一対の基板のうち、すくなくとも一つが、厚さ0.1〜3mmのガラス基板である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
- 前記第1の硬化性樹脂組成物の粘度が0.2〜50Pa・sである、請求項1〜8のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
- 前記一対の基板と前記シール部とで密封された領域内に存在する第1の硬化性樹脂組成物の層の厚さが30〜3000μmである、請求項1〜9のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
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